一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法技术

本发明专利技术属于细胞筛选领域，具体涉及一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法。该筛选方法包括如下步骤：将血液样品进行离心处理，得到含有白细胞和循环肿瘤细胞的检测液；检测液流入惯性聚焦微流控芯片，利用流体力学实现了不同细胞在惯性聚焦微流控芯片内连续并同时分离，从而完成对循环肿瘤细胞的筛选。本发明专利技术可以实现多种循环肿瘤细胞的分离；样品不需要复杂的前处理，操作简便；实现了高通量筛选，回收率高；而且分离后循环肿瘤细胞活性不受影响，保证了后续相关检测结果的准确性。保证了后续相关检测结果的准确性。保证了后续相关检测结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法


[0001]本专利技术属于细胞筛选领域，具体涉及一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法。

技术介绍

[0002]癌症是严重危害人类健康的最恶性疾病之一，且全球癌症发病率和死亡率正在迅速上升，复发或转移是导致恶性肿瘤患者预后不良和死亡的主要原因，循环肿瘤细胞（circulating tumor cells，CTCs）的存在被认为与肿瘤的复发和转移相关。循环肿瘤细胞是从原发性肿瘤或其转移瘤脱落释放在外周血循环中的癌细胞，通过血液循环进行迁移，在迁移过程中大多数CTCs经过失巢凋亡或受到血流剪切应力机械损伤以及机体免疫细胞消除作用，最终仅有少量具有高转移潜能的CTCs可以存活，发生远处转移，在远处器官中形成新肿瘤。
[0003]CTCs的检测和分析可用于癌症的早期筛查、疗效评估和预后的判断，并且可以实时监测癌症的进展。目前有多种方法来分离患者血液中的CTC，基于原理大致可分为两大类，即阳性富集法和阴性富集法，阳性富集法一般基于抗原
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抗体原理，特异性捕获目标CTC，例如美国CellSearch系统，是少数由美国FDA批准的用于CTC提取的系统之一，根据使用靶向上皮细胞粘附的抗体分子（EpCAM）来特异性识别CTC，该种方法提取的细胞通常活性较差，极大限制了后期实验。阴性富集法原理与阳性富集法相反，采取各种手段去除全血中的背景细胞收集剩余细胞即为CTC，例如目前广泛使用的密度梯度离心法进行CTC分离，基于血细胞之间密度的差异，去除全血中红细胞，血小板，白细胞等背景细胞得到CTC，该方法操作步骤多、提取率及纯度均较低，因为血液样本中一些体积与CTC近似的背景细胞例如白细胞等残留细胞无法精准分离，将会影响续CTC的培养及药敏实验等研究。
[0004]随着近年来微流控技术的高速发展，其精确操控、微量快速的技术优势为新型循环肿瘤细胞快速检测技术的革新提供了新途径。惯性微流控技术是一种主要利用流体力学的纯物理方法来实现聚焦和分选的技术，随着微米粒子研究的不断深入，惯性微流控技术取得了长足进步，在生物医疗行业的细胞分选环节中得到大量应用并发挥着重要作用，与之相应的惯性微流控芯片也发展迅速。然而，目前惯性微流控芯片在可实现并行操作的前提下，却无法满足同时实现高速聚焦和分选。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术不足，目的在于提供一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，利用精准、微量的微流控技术优势，实现了快速、高通量的分离出循环肿瘤细胞。
[0006]本专利技术提供以下技术方案：一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，包括如下步骤：将血液样品进行离心，离心后体系至少分为四层，其中最下层为待测血液中的红细胞，自上而下的第二
层为白细胞和循环肿瘤细胞，将第二层与其他层分离并取出，得到检测液；将检测液流入惯性聚焦微流控芯片，经过细胞分离，再分别流出白细胞、循环肿瘤细胞，从而完成对循环肿瘤细胞的筛选；其中所述检测液流入惯性聚焦微流控芯片的流速为0.3
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0.4mL/min，分离时间为20
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30min。
[0007]其中惯性聚焦微流控芯片包括载玻片，所述载玻片上设置有输入通道、流体通道和输出通道，所述流体通道由S形通道、多个直形通道、第一圆形通道和第二圆形通道组成，所述输入通道与S形通道的一端连通，所述S形通道的另一端与第一圆形通道的一端通过直形通道连通，所述第一圆形通道的另一端与第二圆形通道的一端通过直形通道连通，所述第二圆形通道的另一端与输出通道通过直形通道连通。
[0008]进一步地，连通所述S形通道和第一圆形通道的直形通道的直径与S形通道的直径相同；连通所述第一圆形通道和第二圆形通道的直形通道的直径与第一圆形通道的直径相同；连通所述第二圆形通道和输出通道的直形通道的直径与第二圆形通道的直径相同。
[0009]进一步地，所述第二圆形通道的直径大于第一圆形通道的直径；其中第一圆形通道与第二圆形通道以直形通道的长度轴线为对称轴对称设置。
[0010]进一步地，所述输出通道由第一输出管道、第二输出管道和第三输出管道组成，所述第一输出管道与直形通道位于同一水平线上，所述第二输出管道和第三输出管道分别与位于第一输出管道的两侧；所述第一输出管道、第二输出管道、第三输出管道的直径不同。
[0011]进一步地，所述S形通道的直径为0.05
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0.10mm；所述第一圆形通道的直径为0.9
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1.2mm，第二圆形通道的直径为1.3
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1.6mm。
[0012]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，利用惯性聚焦微流控芯片中的流体通道加速微米粒子的聚焦，由于在微流通道内不同大小的细胞、颗粒所受的惯性升力和Dean拽力的平衡，占有各自不同的平衡位置，从而实现了不同尺寸的细胞、颗粒的分离。通过设计流体通道的结构，在S形通道和直形通道的基础上增加了直径较大的第一圆形通道和第二圆形通道，在惯性升力的基础上引入迪恩力，在惯性聚焦引起的迁移行为过程中，样品中的微粒在经历较短路程后实现良好的聚焦效果，并根据自身的尺寸差别在流体通道中发生差异表现，聚焦在通道中不同的位置，实现了高通量的聚焦和筛选操作；流体通道直径的变大，使原有的通道壁效应力消失，流向通道两侧，而白细胞保持原有的平衡位置，使得循环肿瘤细胞和白细胞之间的平衡位置被放大；同时限定了第二圆形通道的直径大于第一圆形通道的直径，当样品流经第二圆形通道时，可以使循环肿瘤细胞和白细胞之间的平衡位置再次被放大，能够提高循环肿瘤细胞的分离率。
[0013]本专利技术利用流体力学实现了循环肿瘤细胞在惯性聚焦微流控芯片内连续并同时分离，并且可以实现多种循环肿瘤细胞的分离；样品不需要复杂的前处理，操作简便；实现了高通量筛选，回收率高；而且分离后循环肿瘤细胞活性不受影响，保证了后续相关检测结果的准确性。
附图说明
[0014]图1不同种类癌症细胞分离后在各个出口中的纯度结果图；图2不同种类癌症细胞分离后的回收率结果图；
图3不同种类癌症细胞分离后的细胞活性结果图；图4为惯性聚焦微流控芯片的结构示意图。
[0015]图中：1、输入通道；2、S形通道；3、直形通道；4、第一圆形通道；5、第二圆形通道；6、输出通道；7、载玻片。
具体实施方式
[0016]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0017]实施例提供了一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，包括如下步骤：以人乳腺癌细胞MCF
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7、人肺癌细胞A549和人结肠癌细胞RKO作为循环肿瘤细胞进行筛选实验。将1000个人乳腺癌细胞MCF
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7、人肺癌细胞A549和人结肠癌细胞RKO使用DiI进行染色，再分别加入到不同的健康志愿者贡献本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：将血液样品进行离心，离心后体系至少分为四层，其中最下层为待测血液中的红细胞，自上而下的第二层为白细胞和循环肿瘤细胞，将第二层与其他层分离并取出，得到检测液；将检测液流入惯性聚焦微流控芯片，经过细胞分离，再分别流出白细胞、循环肿瘤细胞，从而完成对循环肿瘤细胞的筛选；所述惯性聚焦微流控芯片包括载玻片（7），所述载玻片（7）上设置有输入通道（1）、流体通道和输出通道（6），所述流体通道由S形通道（2）、多个直形通道（3）、第一圆形通道（4）和第二圆形通道（5）组成，所述输入通道（1）与S形通道（2）的一端连通，所述S形通道（2）的另一端与第一圆形通道（4）的一端通过直形通道（3）连通，所述第一圆形通道（4）的另一端与第二圆形通道（5）的一端通过直形通道（3）连通，所述第二圆形通道（5）的另一端与输出通道（6）通过直形通道（3）连通。2.根据权利要求1所述一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，其特征在于，连通所述S形通道（2）和第一圆形通道（4）的直形通道（3）的直径与S形通道（2）的直径相同。3.根据权利要求1所述一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法，其特征在于，连通所述第一圆形通道（4）和第二圆形通道（5）的直形通道（3）的直径与第一圆形通道（4）的直径相同。4.根据权利要求3所述一种基于惯性聚焦微流控的循...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，汪磊，徐同勋，卢霞，王维斌，王攀，生喜印，
申请(专利权)人：翔鹏佑康北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：